Obrazový kredit: Hubble
Je známo mnoho příkladů, kde galaxie působí jako gravitační čočka a vytváří na obloze více obrazů vzdálenějšího objektu, jako je za ní skrytý jasný kvasar. Již více než 20 let však přetrvává tajemství: Einsteinova obecná teorie relativity předpovídá, že by měl být lichý počet obrazů, ale téměř všechny pozorované čočky mají pouze 2 nebo 4 známé obrazy. Nyní astronom Joshua Winn z Harvard-Smithsonianova centra pro astrofyziku (CfA) a dva bývalí kolegové z CfA, David Rusin (nyní na Pensylvánské univerzitě) a Christopher Kochanek (Státní univerzita v Ohiu) identifikovali třetí, centrální obraz čočkový kvasar. Rádiová pozorování systému známého jako PMN J1632-0033 v souhvězdí Ophiuchus odkryla slabý centrální obraz, který lze použít k prozkoumání vlastností čočkové galaxie a superhmotné černé díry, která by měla ležet ve svém středu.
„Nalezení tohoto centrálního obrazu je samo o sobě zajímavé, ale je ještě důležitější pro to, co nám může říci o čočkové galaxii. To nám nabízí nový nástroj pro studium galaxií tak daleko, že i pro Hubbleův vesmírný dalekohled jsou to jen slabé šmouhy, “řekl Winn.
Kvazary jsou extrémně vzdálené a jasné objekty, o nichž se předpokládá, že jsou poháněny superhmotnými černými dírami. Jasně svítí přeměnou gravitační energie hmoty padající do černé díry na světlo a jiné typy záření, jako jsou rádiové vlny.
V gravitační čočce jsou paprsky světla z kvazaru, které procházejí v blízkosti galaxie, ohnuty gravitačním polem galaxie, stejně jako by byly ohnuty při průchodu skleněnou čočkou. Čím je střed galaxie hustší a čím silnější je jeho gravitace, tím slabší bude centrální obraz. Přesto tento centrální obraz, jehož světlo prošlo nejblíže středu čočkové galaxie, nám může hodně říci o jádru této galaxie. Díky této příležitosti je nalezení takových centrálních obrazů zvláště žádoucí.
V systému PMN J1632-0033 je radio-hlasitý kvaz při červeném posunu z = 3,42 (vzdálenost asi 11,5 miliardy světelných let) čočkována eliptickou galaxií při červeném posunu z ~ 1 (asi 8 miliard světelných let) . Bylo známo, že existují dva obrazy kvasaru, a třetí, velmi slabý rádiový zdroj byl považován za centrální obraz. Avšak tento třetí zdroj byl přímo na vrcholu čočkové galaxie, a tak by mohl být vlastní samotné čočkové galaxii.
Tím, že Winn a jeho kolegové pozorovali rádiové „barvy“ nebo spektrum všech tří obrazů využívajících velmi velké pole a velmi dlouhé základní linie Národní vědecké nadace, poskytli přesvědčivé důkazy o tom, že třetím zdrojem je skutečně centrální obraz kvasaru. Jeho spektrum je v podstatě totožné s ostatními dvěma obrazy, s výjimkou nízkých frekvencí, kde byla část radiové energie absorbována čočkovou galaxií.
Geometrie a vlastnosti tří obrazů kvasaru nám již říkají o jádru čočkové galaxie. Například jeho centrální černá díra váží méně než 200 milionů slunečních hmot. Rovněž jeho povrchová hustota (množství hmoty promítnuté proti rovině oblohy) v místě centrálního obrazu je více než 20 000 solárních hmot na čtvereční parsec. (Pro srovnání, povrchová hustota Mléčné dráhy blízko našeho slunce je asi 50 solárních hmot na čtvereční parsec.) Obě čísla pro čočkovou galaxii souhlasí s očekáváními na základě podrobného pozorování galaxií stokrát blíže k Zemi.
"Téměř všechny naše znalosti o centrech galaxií pocházejí ze studia velmi blízkých galaxií." Pozoruhodná věc na centrálních obrazech je, že můžete získat podobné informace o jádrech galaxií stokrát dále a miliardy let mladších než naše sousední galaxie, “řekl Winn.
Tento výzkum je k dispozici online na adrese http://arxiv.org/abs/astro-ph/0312136 a bude zveřejněn v čísle 12. února 2004 časopisu Nature.
Harvard-Smithsonianovo centrum pro astrofyziku se sídlem v Cambridge, Massachusetts, je společnou spoluprací mezi Smithsonianskou astrofyzikální observatoří a Harvard College Observatory. Vědci CfA, organizovaní do šesti výzkumných divizí, studují původ, vývoj a konečný osud vesmíru.
Původní zdroj: Harvard CfA News Release
